c++ lambda with捕获作为函数指针

#include <ftw.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    auto callback = [](const char *fpath, const struct stat *sb,
        int typeflag) -> int {
        cout << fpath << endl;
        return 0;
    };
    int ret = ftw("/etc", callback, 1);
    return ret;
}

int main()
{
    vector<string> entries;
    auto callback = [&](const char *fpath, const struct stat *sb,
        int typeflag) -> int {
        entries.push_back(fpath);
        return 0;
    };
    int ret = ftw("/etc", callback, 1);
    for (auto entry : entries ) {
        cout << entry << endl;
    }
    return ret;
}

error: cannot convert ‘main()::<lambda(const char*, const stat*, int)>’ to ‘__ftw_func_t {aka int (*)(const char*, const stat*, int)}’ for argument ‘2’ to ‘int ftw(const char*, __ftw_func_t, int)’

我刚刚遇到这个问题。

如果没有lambda捕获，代码可以很好地编译，但是使用lambda捕获会出现类型转换错误。

c++ 11的解决方案是使用std::function(编辑:另一个不需要修改函数签名的解决方案在这个例子之后显示)。您也可以使用boost::function(它实际上运行得快得多)。示例代码-更改为可以编译，使用gcc 4.7.1:

编译

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;
int ftw(const char *fpath, std::function<int (const char *path)> callback) {
  return callback(fpath);
}
int main()
{
  vector<string> entries;
  std::function<int (const char *fpath)> callback = [&](const char *fpath) -> int {
    entries.push_back(fpath);
    return 0;
  };
  int ret = ftw("/etc", callback);
  for (auto entry : entries ) {
    cout << entry << endl;
  }
  return ret;
}

编辑:当我遇到无法修改原始函数签名，但仍然需要使用lambda的遗留代码时，我不得不重新审视这一点。不需要修改原始函数的函数签名的解决方案如下:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;
// Original ftw function taking raw function pointer that cannot be modified
int ftw(const char *fpath, int(*callback)(const char *path)) {
  return callback(fpath);
}
static std::function<int(const char*path)> ftw_callback_function;
static int ftw_callback_helper(const char *path) {
  return ftw_callback_function(path);
}
// ftw overload accepting lambda function
static int ftw(const char *fpath, std::function<int(const char *path)> callback) {
  ftw_callback_function = callback;
  return ftw(fpath, ftw_callback_helper);
}
int main() {
  vector<string> entries;
  std::function<int (const char *fpath)> callback = [&](const char *fpath) -> int {
    entries.push_back(fpath);
    return 0;
  };
  int ret = ftw("/etc", callback);
  for (auto entry : entries ) {
    cout << entry << endl;
  }
  return ret;
}

由于捕获lambda需要保持状态，因此没有真正简单的"解决方法"，因为它们是而不是只是普通函数。函数指针的意义在于它指向一个单一的全局函数，而这个信息没有给状态留下空间。

最接近的解决方法(本质上是放弃有状态性)是提供某种类型的全局变量，可以从lambda/函数访问。例如，你可以创建一个传统的functor对象，并给它一个静态成员函数，该成员函数引用某个唯一的(全局/静态)实例。

但是这有点违背了捕获lambda的全部目的。

原始

Lambda函数很方便，减少了一个代码。在我的例子中，我需要lambda来进行并行编程。但是它需要捕获和函数指针。我的解在这里。但是要注意所捕获的变量的作用域。

template<typename Tret, typename T>
Tret lambda_ptr_exec(T* v) {
    return (Tret) (*v)();
}
template<typename Tret = void, typename Tfp = Tret(*)(void*), typename T>
Tfp lambda_ptr(T& v) {
    return (Tfp) lambda_ptr_exec<Tret, T>;
}

例子

int a = 100;
auto b = [&]() { a += 1;};
void (*fp)(void*) = lambda_ptr(b);
fp(&b);

返回值 的示例

int a = 100;
auto b = [&]() {return a;};
int (*fp)(void*) = lambda_ptr<int>(b);
fp(&b);

改进版本

距离第一篇关于c++ lambda with capture作为函数指针的文章发布已经有一段时间了。因为它对我和其他人都有用，所以我做了一些改进。

标准函数C指针api使用void fn(void* data)约定。默认情况下使用此约定，并且lambda应该使用void*参数声明。

改进实现

struct Lambda {
    template<typename Tret, typename T>
    static Tret lambda_ptr_exec(void* data) {
        return (Tret) (*(T*)fn<T>())(data);
    }
    template<typename Tret = void, typename Tfp = Tret(*)(void*), typename T>
    static Tfp ptr(T& t) {
        fn<T>(&t);
        return (Tfp) lambda_ptr_exec<Tret, T>;
    }
    template<typename T>
    static void* fn(void* new_fn = nullptr) {
        static void* fn;
        if (new_fn != nullptr)
            fn = new_fn;
        return fn;
    }
};

简单

int a = 100;
auto b = [&](void*) {return ++a;};

将带有捕获的lambda转换为C指针

void (*f1)(void*) = Lambda::ptr(b);
f1(nullptr);
printf("%dn", a);  // 101 

也可以这样使用

auto f2 = Lambda::ptr(b);
f2(nullptr);
printf("%dn", a); // 102

在需要使用返回值的情况下

int (*f3)(void*) = Lambda::ptr<int>(b);
printf("%dn", f3(nullptr)); // 103

如果使用data

auto b2 = [&](void* data) {return *(int*)(data) + a;};
int (*f4)(void*) = Lambda::ptr<int>(b2);
int data = 5;
printf("%dn", f4(&data)); // 108

使用局部全局(静态)方法可以完成如下操作

template <class F>
auto cify_no_args(F&& f) {
  static F fn = std::forward<F>(f);
  return [] {
    return fn();
  };
}

假设我们有

void some_c_func(void (*callback)());

所以用法是

some_c_func(cify_no_args([&] {
  // code
}));

这可以工作，因为每个lambda都有一个唯一的签名，所以将其设置为静态不是问题。下面是一个泛型包装器，它具有可变数量的参数和使用相同方法的任意返回类型。

template <class F>
struct lambda_traits : lambda_traits<decltype(&F::operator())>
{ };
template <typename F, typename R, typename... Args>
struct lambda_traits<R(F::*)(Args...)> : lambda_traits<R(F::*)(Args...) const>
{ };
template <class F, class R, class... Args>
struct lambda_traits<R(F::*)(Args...) const> {
    using pointer = typename std::add_pointer<R(Args...)>::type;
    static pointer cify(F&& f) {
        static F fn = std::forward<F>(f);
        return [](Args... args) {
            return fn(std::forward<Args>(args)...);
        };
    }
};
template <class F>
inline typename lambda_traits<F>::pointer cify(F&& f) {
    return lambda_traits<F>::cify(std::forward<F>(f));
}

和类似的用法

void some_c_func(int (*callback)(some_struct*, float));
some_c_func(cify([&](some_struct* s, float f) {
    // making use of "s" and "f"
    return 0;
}));

呵呵，这是一个相当老的问题，但仍然…

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;
// We dont try to outsmart the compiler...
template<typename T>
int ftw(const char *fpath, T callback) {
  return callback(fpath);
}
int main()
{
  vector<string> entries;
  // ... now the @ftw can accept lambda
  int ret = ftw("/etc", [&](const char *fpath) -> int {
    entries.push_back(fpath);
    return 0;
  });
  // ... and function object too 
  struct _ {
    static int lambda(vector<string>& entries, const char* fpath) {
      entries.push_back(fpath);
      return 0;
    }
  };
  ret = ftw("/tmp", bind(_::lambda, ref(entries), placeholders::_1));
  for (auto entry : entries ) {
    cout << entry << endl;
  }
  return ret;
}

我的解决方案，只是使用一个函数指针来引用静态lambda

typedef int (* MYPROC)(int);
void fun(MYPROC m)
{
    cout << m(100) << endl;
}
template<class T>
void fun2(T f)
{
    cout << f(100) << endl;
}
void useLambdaAsFunPtr()
{
    int p = 7;
    auto f = [p](int a)->int {return a * p; };
    //fun(f);//error
    fun2(f);
}
void useLambdaAsFunPtr2()
{
    int p = 7;
    static auto f = [p](int a)->int {return a * p; };
    MYPROC ff = [](int i)->int { return f(i); };
    //here, it works!
    fun(ff);
}
void test()
{
    useLambdaAsFunPtr2();
}

有一种简单的方法可以将捕获的lambda转换为函数指针，但是在使用它时需要小心:

https://codereview.stackexchange.com/questions/79612/c-ifying-a-capturing-lambda

你的代码看起来像这样(警告:大脑编译):

int main()
{
    vector<string> entries;
    auto const callback = cify<int(*)(const char *, const struct stat*,
        int)>([&](const char *fpath, const struct stat *sb,
        int typeflag) -> int {
        entries.push_back(fpath);
        return 0;
    });
    int ret = ftw("/etc", callback, 1);
    for (auto entry : entries ) {
        cout << entry << endl;
    }
    return ret;
}

@vladimir-talybin的回答有一点问题:

template <class F>
auto cify_no_args(F&& f) {
  static F fn = std::forward<F>(f);
  return [] {
    return fn();
  };
}

也就是说，如果lambda在函数中被调用两次，那么只有第一次调用有效，例如

// only a demo
void call(std::vector<int>& nums) {
  static int i = 0;
  cify_no_args([&]() {
    nums.emplace_back(i++);
  })();
}
int main() {
  std::vector<int> nums1, nums2;
  call(nums1);
  call(nums2);
  std::cout << nums1.size() << std::endl << nums2.size() << std::endl;
}

您将显示2和0的输出，这意味着call函数的第二次调用使用了第一次调用的lambda闭包。

这是因为解决方案是使用静态来存储闭包的引用，并且一旦存储了引用，它就不会被更改，即使对于新的闭包也是如此。如果闭包被析构(由于超出作用域或其他原因)，情况会变得更糟。

我对这个问题的解决方案是简单地将引用转换为指针，并在每次"构造"时更新指针的值。λ:

template <class F>
auto cify_no_args(F&& f) {
  static typename std::remove_reference<F>::type* fn;
  fn = &f;
  return [] {
    return (*fn)();
  };
}

开销是两个内存访问，一个用于读，一个用于写，但确保了正确性。

在这里找到答案:http://meh.schizofreni.co/programming/magic/2013/01/23/function-pointer-from-lambda.html

它将lambda pointer转换为void*，并在需要时转换回来。

1. to void*:

   auto voidfunction = new decltype(to_function(lambda))(to_function(lambda));

2. from void*:

   auto function = static_cast<std::函数*> (voidfunction);